در این مدار با کنترل از راه دور توسط نور لیزر آشنا می شوید.حتی می توانید،از این مدار به عنوان سیستم دزدگیر و هشدار دهنده نیز استفاده کنید.در ضمن رنج ولتاژی که این مدار با آن کار می کند بین 2.5 تا 5 ولت است،به این ترتیب با سری کردن دو باطری 1.5 ولت معمولی نیز می توانید این کار را انجام دهید.اگر بخواهید.،ولتاژ را بیشتر از آنچه که گفتم مثلا با یک باطری 6 ولت یا 9 ولت انجام دهید نیز مشکلی ندارید .برای اینکار بایست مقاومت های وارد شده به LED ها رابیشتر از آنچه که در نقشه مشخص می شود،قرار دهید.
در ضمن به میزان ولتاژ قابل تحمل خازن ها نیز توجه کنید.خازن های الکترولیت دارای مشخصه حداکثر ولتاژ قابل تحمل هستند.همچنین حداکثر و حداقل ولتاژ را که آی سی 4011 در آن رنج ولتاژی کار می کند را بایست،مورد توجه قرار داد.شما حتی از این مدار به عنوان دزدگیر نیز می توانید استفاده کنید.برای اینکار بایست منبع ساطع کننده نور لیزر را در جایی ثابت کنید،به طوریکه نور آن به صورت مستقیم به فتودیود تابیده شود.البته برای این منظور به توضیحات مربوط به نقشه نیز بایست توجه کنید.مادامی که نور لیزر به فتو دیود تابیده می شود.صدایی از بیزر شنیده نمی شود.به محض اینکه این نور توسط موجود زنده یا هر شی دیگری قطع شود.مدار شروع به چشمک و بوق زدن می نماید.
تذکر :
از گرفتن نور لیزر به سمت یکدیگر مخصوصا به ناحیه صورت و چشم جدا خودداری کنید.حتی از نگاه کردن به نور بازتابیده شده لیزر به یک سطح صاف و صیقلی نیز بایست خودداری کرد.
قطعات مورد نیاز
- 1 عدد آی سی NAND ،4011
- 1عدد مقاومت 22 کیلو اهم
- 3 عدد مقاومت 220 اهم
- 1 عدد مقاومت 1 مگا اهم
- 2 عدد مقاومت 150 کیلو اهم
- 1 عدد مقاومت 350 کیلو اهم
- 1 عدد مقاومت 82 اهم
- 1 عدد مقاومت 6.8 اهم
- 4 عدد ترانزیستور C1815
- 1 عدد خازن 103
- 1 عدد خازن 2.2 میکروفاراد
- 1 عدد پتانسیومتر 50 کیلو اهم
- 1 عدد فتوسنسور دیودی
- 3 عدد LED
- 1 عدد جاسوییچی لیزری
- برد بورد یا برد مسی سوراخدار اگر بخواهید قطعات را لحیم کنید
- سیم تک رشته جهت کار با برد بورد
- 1 عدد بیزر
نقشه مدار به همراه توضیحات
نقشه مربوط به گیرنده نور لیزر
به شکل فتو دیود در نقشه مربوط به گیرنده توجه کنید.همانطور که می بینید فلش های کشیده شده به سمت فتو دیود است.اگر به LED ها توجه کنید.می بینید که این فلش ها به سمت بیرون است.در واقع LED ها ساطع کننده نور هستند.و فتو دیودها دریافت کننده نور که این خصوصیت نیز در نقشه به این شکل مشخص می شود.
اگر به شکل ترانزیستور Q2 که NPN است.توجه کنید.مشاهده می کنید که همواره بیس آن با یک مقاومت 6.8 کیلو اهم و یک عدد پتانسیومتر 50 کیلو اهم به مثبت ولتاژ متصل است.که شدت حساسیت فتودیود به نور لیزر را نیز می توانید با این پتانسیومتر تنظیم کنید.با وجود اتصال بیس ترانزیستور Q2 به مثبت ولتاژ این ترانزیستور همواره روشن است.و مقدار زمین را از امیتر به کلکتو انتقال می دهد.در این حالت Q3 نیز خاموش است.ولی Q4 به خاطر اتصال بیسش با یک مقاومت 6.8 کیلو نیز همواره روشن است.و زمین را از امیتر بر روی کلکتورش می اندازد.و یکی از LED ها در صورت عدم وجود نور لیزر روشن می ماند.
اگر نور لیزر که با یک جاسویچی لیزری یا دیود لیزری تابیده می شود به سطح این فتو دیود از هر سمتی تابیده شود.باعث زمین شدن بیس ترانزیستور Q2 و روشن شدن ترانزیستور Q3 به خاطر بایاسش با مقاومت 4.7 کیلو اهم به مثبت ولتاژ و زمین شدن کلکتور آن که به بیس ترانزیستور Q4 متصل است.،می شود.در این حالت تنها Q3 روشن است و بقیه ترانزستورهای Q2 و Q4 خاموش هستند.بنابراین در این حالت نیز تنها یک LED زمین سمت کاتدش تامین می شود.در واقع در هر دو حالت وجود نور لیزر و عدم وجود نور لیزر به خاطر این نوع بایاس مدار فقط یک LED از دو LED موجود در این نقشه روشن می ماند.
قسمت مربوط به تولید صدای بوق و LED چشمک زن
اگر به شکل نقشه این قسمت و شکل دورنی آی سی NAND 4011 دقت کنید.براحتی می توانید عملکرد مدار را حدث بزنید.قبل از شروع لازم است بگویم که آی سی 4011 یک آی سی شامل 4 گیت NADN است.در گیت NAND زمانی خروجی آن یک یا HIGH می شود که هر دو ورودی آن یا صفر باشند یا حداقل یکی از آنها صفر باشد.و تنها در صورتی خروجی آن صفر می شود که هر دو ورودیش یک باشد.در واقع گیت NAND عکس گیت AND است.
همانطور که در شکل می بینید.پایه یک آی سی 4011 با یک مقاومت 350 کیلو اهم به زمین متصل شده است.بنابراین خروجی اولیت گیت که پایه 3 است با توجه به نوع عملکرد گیت NAND همواره یک یا HIGH است.بنابراین خروجی پایه 3 همواره یک بدون توجه به اینکه پایه 2 یک یا ژمین باشد.پایه های 5 و 6 که ورودی دومین گیت هستند.نیز به صورت مستقیم به پایه 3 که در حالت یک بودن پایه یک همیشه یک است متصل می شوند.با توجه به عملکرد گیت NAND و اینکه در صورتیکه هر دو ورودی آن یک باشد خروجی آن نیز یک می شود.در پایه 4 این آی سی که نتیجه دومین گیت است.خروجی صفر را داریم.این پایه نیز با منفی یک خازن الکترولیت به سرهای دیگر مقاومت های 150 کیلو موجود در پایه 3 و 1 مگا اهم موجود در پایه 2 متصل می شود.
با توجه به منفی بودن پایه 4 و اتصال این پایه به صورت مستقیم به پایه 8،بنابراین در این پایه ما همواره زمین را داریم.که این پایه نیز به سر منفی یا کاتد LED متصل است.بنابراین LED متصل به پایه 8 همواره و در این وضعیت روشن باقی می مانند.با توجه به صفر بودن پایه 8 به عنوان یکی از ورودی های سومین گیت NAND موجود در این آی سی خروجی این گیت که پایه 10 است.بدون توجه به پایه 9 و نوع عملکرد این گیت همواره یک است.پایه 10 نیز مطابق نقشه به پایه های 12 و 13 به صورت مستقیم متصل شده است.پایه های 12 و 13 دو ورودی گیت چهارم این آی سی است.،که با توجه به عملکرد گیت NAND خروجی آن پایه 11 مقدار صفر را خواهد داشت.در این وضعیت و با توجه به اینکه بیس ترانزیستور به این پایه متصل است.همواره در این حالت ترانزیستور Q1 خاموش است.در واقع این ترانزیستور زمانی روشن می شود که ورودی آن یک یا HIGH باشد.
برای فعال شدن بیزر در این وضعیت دو حالت را در نظر گرفتم.یکی حالتی که نور لیزر باشد.و همچنین حالاتی که نور لیزر نباشد.
برای این دو حالت یک بار نقطه ای که در این نقشه با عبارت انگلیسی A مشخص شده است.به نقطه C و بار دیگر به نقطه B مربوط به گیرنده نور لیزر متصل کنید و عملکرد مدار را با نور لیزر و عدم نور لیزر تجربه کنید.
بیایید زمانیکه نقطه A در این مدار را به قسمت B در مدار گیرنده متصل می کنیم.عملکرد مدار را دنبال کنیم.
در این وضعیت همانطور که گفته شد.در صورت عدم وجود نور لیزر ترانزیستور Q3 خاموش است.با توجه به نقشه در این وضعیت ولتاژی را از سمت مقاومت 6.8 و 22 کیلو اهم در این نقطع خواهیم داشت.بنابراین نقطه B در نقشه دارای ولتاژ است.حال اگر این نقطه را به همراه یک عدد سیم سوسماری به نقطه A کنید.مقدار ولتاژ این نقطه که به پایه یک آی سی 4011 نیز متصل است.حاوی مقدار یک می شود.بنابراین در این وضعت مقدار پایه 2 برا یخروجی پایه 3 حائز اهمیت است.چرا که در این وضعیت و با توجه به ساختار گیت NAND خروجی پایه 3 وابسته به پایه 2 است.پایه 2 نیز با مقاومت های 1 مگا اهم ، 150 کیلو اهم و خازن 2.2 میکرو فاراد د ر حال نوسان یا به عبارتی صفر و یک شدن است.با یک ثابت زمانی،که فواصل صفر و یک شدن این پایه به مقدار خازن و مقاومت های گفته شده وابسته است.اگر مقدار خازن را از 2.2 میکروفاراد به 4.7 میکروفاراد تغییر دهید فواصل زمانی بوق و چشمک زدن سیستم بیشتر می شود.که این مطلب کاملا بستگی به طراحی مدار دارد و اینکه ما چه چیزی را در مدار خود دنبال می کنیم.
هر بار که پایه 2 یک باشد.با توجه به یک بودن پایه 1 خروجی پایه 3 صفر می شود.در این وضعیت پایه های 5 و 6 نیز یک می شوند.با صفر شدن این پایه ها،پایه 4 مقدار یک را خواهد داشت.پایه 4 نیز به صورت مستقیم به پایه 8 و کاتد LED متصل است.بنابراین LED به دلیل نداشتن ولتاژ کمتر لازم در سمت کاتد برای روشن شدن خاموش می شود.در این حالت نیز مانند خروجی پایه 3 آ ی سی ،وضعیت پایه 9 نیز در خروجی آی سی مهم است.که این پایه نیز به همرا مقاومت ها و خازنی که در این قسمت وجود دارد.با یک ثابت زمان شروع بع یک و صفر شدن می کند.بنابراین پایه خروجی 10 نیز با همین ثابت زمانی یک و صفر می شود.از آنجا که این پایه، به پایه های 12 و 13 نیز متصل است.این پایه ها نیز با همان ثابت زمانی یک و صفر می شوند.و خروجی 11 نیز از این امر متاثر می شود.زمانیکه خروجی 11 یک باشد ترانزیستور Q1 روشن می شود.و ولتاژ صفر را دریک سمت بیزر که سمت دیگرش به مثبت ولتاژ متصل است ایجاد می کند در این وضعیت و با همان ثابت زمانی بیزر شروع به بوق زدن می کند.با یان تحلیل شما می توانید بقیه حالت ها را نیز به راحتی تحلیل نمایید.
در مورد فتو دیود بایست بگویم.فتو دیودی که من استفاده کردم به صورت مکعب مربع است.با یک برجستگی دایره ای شکل بر رو ی آن این نوع فتو دیود نسبت به نوعی که دارای یک لنز بر سر فوقانی آن است عملکرد مطلوبتری دارد.و همچنین از هر جهت که نور لیزر به آن تابیده شود مشکلی در دریافت ندارد.در این فتودیود پایه بلندتر مثبت و پایه کوتاه تر پایه منفی یا کاتد است.
در مورد بیزر نیز بگویم که این المان شامل دو پایه است که پایه بلندتر سمت مثبت و پایه کوتاهتر سمت منفی است که در هنگام اتصال به مدار بایست به آن توجه کنید.
محاسبه ثابت زمانی
برای محاسبه ثابت زمانی چشمک زدن LED در مدار بایست مقدار مقاومت 150 کیلو اهم را در مقدار خازن 2.2 میکروفاراد ضرب کنید.T=150*1000*2.2/1000000=3S اگر این مقدار را برعکس کنید.،فاصله زمانی یک بار روشن و خاموش شدن LED متصل به پایه 8 بدست می آید.مقاومت 1 مگا اهم نیز به نوعی باعث فیدبک خروجی به ورودی جهت ادامه روند چشمک زدن LED است.و نقشی در فرکانس کاری این مدار ندارد.در واقع به نوعی تکلیف پایه 2 آی سی 4011 را مشخص می کند.،اگر این مقاومت را بردارید.و نقطه A به نقطه B متصل باشد در هنگام تابش لیزر LED متصل به پایه 8 فقط خاموش می شود و دیگر چشمک نمی زند.و تنها صدای بوق را به صورت ممتد با تابش نور لیزر به فتودیود خواهیم داشت.که با توجه به موارد گفته شده می توانید تمامی این حالت ها را تجربه کرده.و دلیل منطقی آنرا نیز پیدا کنید.
نمای یک دیود لیزری
به جای جاسویچی می توانید از خود دیود لیزری نیز استفاده کنید.برای کار با آن حتما بایست از لنز استفاده کنید.در صورتیکه از لنز استفاده نکنید نور تابیده شده از این دیود به فاصله یک سانتی متر هم نخواهد رسید.
به همین خاطر و توان بالاتر دیودهای لیزری نسبت به نوع اسباب بازی آن و خطر بیشتر آن برای چشم،توصیه می کنم به جای آن از همین جاسویچی های لیزری استفاده کنید با این حال شکل دیود لیزری به همرا شماتیک داخلی آنرا در اشکال زیر می توانید مشاهده کنید.
جاسویچی لیزری نیز ساختمانی شبیه به دیود لیزری دارد.به طور مثال در دیود لیزری فتو دیود در داخل ساختمان دیود قرار گرفته ،حال آنکه در چاسویچی لیزری این فتودیود به صورت کاملا مشهود در کنا چیپ مربوط به دیود لیزری وجود دارد.در جاسویچی های لیزری کار تنظیم لنز برای ارسال نور لیزر صورت گرفته است.حال آنکه اگر بخواهید از دیود لیزری به صورت مستقیم استفاده کنید این کار تنظیم لنز را به شخصه بایست انجام دهید.عبارت لاتینی که در کنار قطعات داخلی دیود لیزری نوشته شده است.،کاملا گویا و مشخص است.در شکل سمت چپ یک دیود لیزر واقعی را در هنگام ساطع کردن نور لیزری مشاهده می کنید.
